CN103824967A - 一种具有内光取出结构的基板及其制造方法 - Google Patents

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张国辉
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Abstract

本发明公开了一种具有内光取出结构的基板及其柔性基板的制造方法，所述基板具有凹凸结构，用于在所述凹凸结构的基板上制作有机发光二极管器件。对于柔性基板，该制造方法包括：A、在滚轴上刻出凹陷或凸起，然后压印到柔性基板上；B、在其中一个滚轴上刻出凹陷或凸起，另一个为光滑的滚轴，然后压印成型；或者，在两个滚轴上均刻出凹陷或凸起，然后压延成型制成内外光取出一体化的基板。采用该基板，能够降低微共振腔效应，减少由于全反射等原因从侧面出射的光，从而利于光取出。

Description

一种具有内光取出结构的基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及基板制造技术，尤其涉及一种具有内光取出结构的基板及其制造方法。 
背景技术
有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)，是由一层薄而透明且具有半导体特性的铟锡氧化物(ITO)，与电源正极相连，再加上另一个金属阴极，将有机发光材料包成如三明治的结构。由于光程中穿过的界面总是由高折射率层向低折射率层前进，以及OLED器件特殊的平行反射结构，大部分发出的光被ITO界面和玻璃基底界面的全反射所困在器件中了，大约只有20%的光能从器件中透出而被利用，其他的以热能的形式被吸收和损耗。也就是说光提取对器件效率增加的空间很大，可大幅度提高照明灯具能效，延长使用寿命，因而意义重大。 
现有的光提取方法，大体可分为两类：外光提取法(EES)和内光提取法(IES)。所述EES在器件的外部，简单易行，可以和器件的制备过程分别进行，成本低而易于大规模生产，但只能将困在玻璃基板中的光提取出来，限制了增光效率（最多100%左右）。而IES建造在器件内部，对工艺和材料要求高，但IES可以将器件中损耗的大部分光提取出来，是EES不可比的。目前OLED存在如下问题：有从侧面出射的光损失，且侧面射出的光集中在某一些波段，导致从正面发出的光光谱不全。 
图1为现有底发光OLED器件的发光模式：Ⅰ代表外部模式，Ⅱ代表衬底模式，Ⅲ代表波导模式，Ⅳ代表表面等离子体模式。光损失主要有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三类。 
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有内光取出结构的基板及其制造方法，通过设计具有凹凸结构的基板，以降低微共振腔效应，减少由于全反射等原因从侧面出射的光，利于光取出。 
为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 
一种具有内光取出结构的基板，所述基板具有凹凸结构，并在所述凹凸结构的基板上制作有机发光二极管器件。
其中，所述基板的材料为玻璃或塑料，或含二者中一种材料的组合。 
所述凹凸结构的基板截面为三角形、上圆弧形、下圆弧形、波浪形或梯形，其中带角度的截面，夹角处均为圆弧过渡连接。 
所述凹凸结构的基板截面为波浪形。 
所述凹凸结构的凸起的高度在OLED器件厚度与二分之一基板厚度之间。 
所述基板的凸起高度范围在1μm～100μm之间。 
所述基板的凸起高度范围在1μm～20μm之间。 
所述凹陷或凸起的间距为1μm～1000μm。 
所述凹陷或凸起的间距为1μm～100μm。 
所述凹凸结构的均方根粗糙度Ra小于20nm，最大粗糙度Rpv小于40nm。 
所述凹凸结构为规则排列或不规则排列。 
一种在权利要求1所述的基板上制备的有机发光二极管器件。 
其中，所述有机发光二极管器件包括阳极层、阴极层及发光层，所述各层至少有一层与所述基板有相同的凹凸结构。 
一种具有内光取出结构的柔性基板的制造方法，包括： 
A、在滚轴上刻出凹陷或凸起，然后压印到柔性基板上；
B、在其中一个滚轴上刻出凹陷或凸起，另一个为光滑的滚轴，然后压印成型；或者，
在两个滚轴上均刻出凹陷或凸起，然后压延成型制成内外光取出一体化的基板。
本发明所提供的具有内光取出结构的基板及其柔性基板制造方法，具有以下优点： 
采用具有凹凸结构的基板，直接在所述凹凸基板上制作OLED器件，使其自带内光取出结构，从而减少光取出制程，降低光损失，利于内光取出，同时提高发光区面积，提高光效率，且具有操作简单和降低成本的效果。通过增大表面积，能够使相同尺寸的面板有效发光区域更大，材料利用率更高，更经济。采用具有该结构的基板可使柔性基板具有更好的柔韧性，使柔性器件更耐弯折。此外，还可将该基板制成内外光取出的一体化的柔性基板。
附图说明
图1为现有OLED的光取出结构示意图； 
图2A～图2E为本发明具有凹凸结构的基板截面示意图；
图3为三角形截面结构的基板光取出过程示意图；
图4为三角形截面结构的基板圆弧倒角过渡连接示意图；
图5为具有凹凸结构的基板的规格示意图；
图6A、图6B为本发明的柔性基板制造过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的基板结构及柔性基板的制造方法作进一步详细的说明。 
图2A～图2E为本发明具有凹凸结构的基板截面示意图。如图所示，所述基板截面分别为三角形、上圆弧形、下圆弧形、波浪形和梯形。采用上述具有起伏或凹陷结构的基板，能够降低微共振腔效应，减少或消除由于全反射从侧面出射的光损失。 
以图2A为例，三角形截面的基板，其三角形的高度介于OLED器件厚度与1/2基板厚度的之间。三角形斜坡为平整性较高的面，满足制备OLED的条件；在限定的高度和平整性范围内，顶角需大于30°；其中夹角处截面为圆弧过渡连接，如图4所示，避免夹角处产生漏电流。 
图3为三角形截面结构的基板光取出过程示意图。如图3所示，由于基板的折射率高，在基板与空气接触的面容易发生全反射，某些发生全反射波段的光1经过反射电极的反射后，出射角度改变，改变角度后的出射光线2不再满足全反射角度，经过基板面折射后的出射光线3从基板出来。所以该基板可以减少由于全反射而从侧面出射的光损失。 
除了可以减少上述光损失以外，该类基板还有其他好处：1）此类基板比现有的基板比表面积大，相同尺寸的基板上，此类基板发光面积更大，材料利用率更高；2）对于柔性基板来说，由于其凹陷处的厚度比基板的整体厚度薄，此类结构的基板具有更好的柔韧性和抗弯折性能；3）该基板可以结合外光取出结构，制成内外光取出一体化的基板，减少后续的光取出制程，减少工序，降低成本。 
该类基板同样适用于顶发光器件。 
图5为具有凸凹结构的基板的规格示意图。如图5所示，对于该凹凸结构，有以下限制要求； 
凸起的高度在有机发光二极管（OLED）器件厚度与二分之一基板厚度之间，范围1μm～100μm，优选为1μm～20μm之间。限定凹陷或凸起的间距1～1000μm，优选为1μm～100μm。限定所述凹凸结构的均方根粗糙度Ra和最大粗糙度Rpv。例如，将凹凸基板看成一个平面，均方根粗糙度20nm以下，最大粗糙度40nm以下。
在基板上制备的OLED器件，包括阳极层、阴极层和发光层，所述各层至少有一层与所述基板具有相同的凹凸结构。为了保证已发生全发射的光线经过反射电极的再次反射后，反射光线的角度发生改变，从而不满足全反射角，即破坏全反射条件，从而达到光取出的效果，这里至少要求所述的各层中至少有一层为凹凸结构。 
图6A、图6B为本发明的柔性基板制造过程示意图。对于柔性基板，特别是塑料基板来说，上述不同类型的基板结构，均可以通过类似于滚筒印刷或压延成型的方式制作，如图6A、图6B所示，包括如下步骤： 
步骤51：在滚轴上刻出凹陷或凸起，然后压印到柔性基板上。
步骤52：在其中一个滚轴上刻出凹陷或凸起，另一个为光滑的滚轴，然后压印成型；或者在两个滚轴上均刻出凹陷或凸起，然后压延成型制成内外光取出一体化的基板。 
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 

Claims (14)

1.一种具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述基板具有凹凸结构，用于在所述凹凸结构的基板上制作有机发光二极管器件。
2.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述基板的材料为玻璃或塑料，或含二者中一种材料的组合。
3.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹凸结构的基板截面为三角形、上圆弧形、下圆弧形、波浪形或梯形，其中带角度的截面，夹角处均为圆弧过渡连接。
4.根据权利要求3所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹凸结构的基板截面为波浪形。
5.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹凸结构的凸起的高度在OLED器件厚度与二分之一基板厚度之间。
6.权利要求5所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述基板的凸起高度范围在1μm～100μm之间。
7.权利要求5所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述基板的凸起高度范围在1μm～20μm之间。
8.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹陷或凸起的间距为1μm～1000μm。
9.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹陷或凸起的间距为1μm～100μm。
10.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹凸结构的均方根粗糙度Ra小于20nm，最大粗糙度Rpv小于40nm。
11.根据权利要求1所述的具有内光取出结构的基板，其特征在于，所述凹凸结构为规则排列或不规则排列。
12.一种在权利要求1所述的基板上制备的有机发光二极管器件。
13.根据权利要求12所述的有机发光二极管器件，其特征在于，所述有机发光二极管器件包括阳极层、阴极层及发光层，所述各层至少有一层与所述基板有相同的凹凸结构。
14.一种具有内光取出结构的柔性基板的制造方法，其特征在于，包括：
A、在滚轴上刻出凹陷或凸起，然后压印到柔性基板上；
B、在其中一个滚轴上刻出凹陷或凸起，另一个为光滑的滚轴，然后压印成型；或者，
在两个滚轴上均刻出凹陷或凸起，然后压延成型制成内外光取出一体化的基板。
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